本文關(guān)鍵詞：鋁基復(fù)合多層含能薄膜微結(jié)構(gòu)和點(diǎn)火特性研究

  更多相關(guān)文章： Al/NiO多層含能薄膜 Al薄膜 NiO薄膜 Cr薄膜橋 磁控濺射

【摘要】：金屬薄膜橋電火工品相對(duì)于傳統(tǒng)金屬橋絲電火工品具有點(diǎn)火功率小、可靠性高、能大面積集成等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際應(yīng)用中,金屬薄膜橋的輸出能量較低,橋與火藥間少許的間隙可能導(dǎo)致不能成功發(fā)火。為進(jìn)一步提高金屬薄膜橋點(diǎn)火可靠性,本文采用磁控濺射法制備了不同調(diào)制周期的Al/NiO多層含能薄膜。通過(guò)掩膜工藝將Al/NiO多層薄膜集成到Cr薄膜橋上制成了(Al/NiO)_n/Cr復(fù)合薄膜點(diǎn)火器,對(duì)點(diǎn)火器的點(diǎn)火性能做了系統(tǒng)的研究。具體內(nèi)容如下:1、采用直流磁控濺射法在Al_2O_3陶瓷基片上制備了不同厚度的單層Al薄膜和NiO薄膜。真空腔中殘余O_2和空氣中的O_2會(huì)造成Al薄膜部分氧化。NiO薄膜為多晶薄膜,電阻率為8.5Ωcm,薄膜中Ni和O原子比約為1:1。Al薄膜和NiO薄膜表面均會(huì)出現(xiàn)不同程度的孔洞,這主要是由薄膜島狀生長(zhǎng)機(jī)制及基片本身表面缺陷造成。2、通過(guò)交替沉積Al薄膜和NiO薄膜制備了Al/NiO多層含能薄膜,多層膜總厚度為3μm,調(diào)制周期厚度分別為250 nm、500 nm、750 nm、1000 nm、1500 nm。不同周期厚度的Al/NiO薄膜具有清晰的層狀結(jié)構(gòu),層與層間連接緊密。表層Al薄膜由于空氣中O_2的氧化變得粗糙,顆粒間會(huì)出現(xiàn)不同程度的團(tuán)聚。當(dāng)Al/NiO薄膜周期厚度為250 nm時(shí),在未退火情況下,薄膜中存在少量金屬態(tài)Ni擴(kuò)散到薄膜表層,經(jīng)過(guò)不同溫度退火后,薄膜擴(kuò)散更加劇烈,隨著溫度升高薄膜層與層間原子擴(kuò)散更劇烈,反應(yīng)更完全。Al/NiO多層薄膜的熱導(dǎo)率隨界面數(shù)量的增加而減小。周期厚度為250 nm的Al/NiO多層薄膜的放熱反應(yīng)過(guò)程分為固相-固相和固相-液相兩個(gè)過(guò)程,能量密度約為2440 J/g,為理論值的71.8%。3、通過(guò)直流磁控濺射和濕法腐蝕工藝制備了Cr薄膜點(diǎn)火橋,點(diǎn)火橋橋區(qū)電阻為2Ω,在其表面集成不同周期厚度的Al/NiO多層膜制成的(Al/NiO)_n/Cr點(diǎn)火器在充電電容為47μF,充電電壓為40 V下均能成功發(fā)火,當(dāng)多層膜周期厚度為1000nm時(shí),點(diǎn)火時(shí)間短,火花高度高,點(diǎn)火效果最優(yōu),Al/NiO多層含能薄膜的引入能夠顯著提高Cr薄膜橋點(diǎn)火性能。
【關(guān)鍵詞】：Al/NiO多層含能薄膜 Al薄膜 NiO薄膜 Cr薄膜橋 磁控濺射
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.1.1 電火工品研究背景及意義10
• 1.1.2 含能薄膜研究背景及意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢(shì)12-18
• 1.2.1 金屬/金屬型的多層含能薄膜12-15
• 1.2.2 金屬/金屬氧化物型多層含能薄膜15-18
• 1.3 選題依據(jù)18-19
• 1.4 研究?jī)?nèi)容19-20
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法與原理20-31
• 2.1 濺射鍍膜技術(shù)20-23
• 2.1.1 磁控濺射原理20-21
• 2.1.2 直流磁控濺射法21-22
• 2.1.3 反應(yīng)濺射22-23
• 2.1.4 磁控濺射鍍膜設(shè)備介紹23
• 2.2 薄膜及器件表征方法23-31
• 2.2.1 X射線(xiàn)衍射儀23-25
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡25-26
• 2.2.3 X射線(xiàn)光電子能譜分析26-27
• 2.2.4 薄膜材料熱學(xué)性能超快測(cè)量系統(tǒng)27-28
• 2.2.5 差示掃描量熱法28-29
• 2.2.6 電爆性能測(cè)試電路29-31
• 第三章 Al、NiO單層薄膜制備工藝研究31-43
• 3.1 Al、NiO薄膜制備工藝條件31-33
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料31-32
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)流程32-33
• 3.2 單層Al薄膜制備與表征33-36
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)33
• 3.2.2 單層Al薄膜表征33-36
• 3.3 單層NiO膜制備與表征36-42
• 3.3.1 不同氧分壓下NiO薄膜沉積速率36
• 3.3.2 不同氧分壓下NiO薄膜的晶相結(jié)構(gòu)36-37
• 3.3.3 不同氧分壓下NiO薄膜的電阻率37-38
• 3.3.4 用于多層含能薄膜的單層NiO薄膜制備工藝38-39
• 3.3.5 單層NiO薄膜表征39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 Al/NiO多層含能薄膜的制備與表征43-56
• 4.1 Al/NiO多層薄膜的制備43-44
• 4.2 Al/NiO多層薄膜的表征44-54
• 4.2.1 Al/NiO多層薄膜結(jié)構(gòu)測(cè)試44-45
• 4.2.2 Al/NiO多層斷面形貌分析45-46
• 4.2.3 Al/NiO多層薄膜表面形貌及元素分析46-48
• 4.2.4 Al/NiO多層薄膜界面反應(yīng)機(jī)制分析48-52
• 4.2.5 Al/NiO多層薄膜導(dǎo)熱性能表征52-54
• 4.2.6 Al/NiO多層薄膜放熱性能表征54
• 4.3 本章小結(jié)54-56
• 第五章 (Al/NiO)_n/Cr點(diǎn)火器制備及性能研究56-64
• 5.1 (Al/NiO)_n/Cr點(diǎn)火器的制備56-58
• 5.2 (Al/NiO)_n/Cr點(diǎn)火器點(diǎn)火性能測(cè)試58-63
• 5.2.1 (Al/NiO)_n/Cr點(diǎn)火器伏安特性曲線(xiàn)59-60
• 5.2.2 (Al/NiO)_n/Cr點(diǎn)火器點(diǎn)火過(guò)程測(cè)試60-62
• 5.2.3 (Al/NiO)_n/Cr點(diǎn)火器點(diǎn)火后成分測(cè)試62-63
• 5.3 本章小結(jié)63-64
• 第六章 結(jié)論與展望64-66
• 6.1 結(jié)論64
• 6.2 展望64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 攻讀碩士期間取得的研究成果72-73

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